《细胞生物学》系列课程第三章细胞概述第三章细胞概述第一节细胞是生命活动的基本单位第二节细胞的化学组成第三节细胞的形态、大小和数量
第四节原核细胞与真核细胞第一节细胞是生命活动的基本单位细胞：有机体结构的基本单位有机体进行各种功能活动的基本单位代谢的基本单位
生长与发育的基本单位具有遗传的全能性，是遗传的基本单位没有细胞就没有完整的生命细胞的共性：所有细胞均有结构相似的质膜使细胞与周围环
境隔开，形成相对稳定的内环境都具有DNA和RNA两种核酸，作为遗传物质储存、复制与转录的载体；除个别特化细胞外，所有细胞都有核糖体
；细胞都以一分为二的方式分裂增殖第二节细胞的化学组成各种细胞均由生命物质原生质(protoplasm)组成基本元素（12种，占细
胞全重99.9%）C、H、O、N——90%S、P、Cl、K、Na、Ca、Mg、Fe——9%微量元素：Cu、Zn、Mn、Mo、I
、Co、Cr、Si、F、Br等细胞中的各种元素以不同化学键相互结合形成成各种分子一、细胞内的无机化合物——水和无机盐(一
)水水是细胞中含量最多的成分(70%~80%)水在细胞中以两种形式存在游离水(95%)，构成细胞内的液体环境结合水，通过氢键同蛋
白质结合作用：良好溶剂，为各种代谢反应提供环境，参与代谢反应，调节温度，构成细胞结构的组成部分等。(二)无机盐：均以离子状态存在阴
离子：Cl－、PO4－、HCO3－等阳离子：Na+、K+、Ca2+、Fe3+、Mg2+等游离形式：维持细胞内外液的渗透压
和pH值结合形式：直接与蛋白质或脂类结合，组成具有一定功能的结合蛋白或类脂，如血红蛋白、磷脂等。(二)有机小分子分子量在
100~1000的碳化合物细胞中的有机小分子主要有4种单糖monosaccharide脂肪酸Fattyacid核苷酸
Nucleotide氨基酸Aminoacid有机小分子是组成生物大分子的亚单位脱氧核糖核酸（deoxyribonucle
icacid，DNA）核酸核糖核酸（ribonucleicacid，RNA）三、核酸DNA：遗传信息的储存、复制和传递RNA：
遗传信息的表达核酸的基本组成单位——核苷酸核苷酸是由戊糖、含氮碱基和磷酸各1分子脱水缩合而成脱氧核糖核苷酸（DNA的基本单位）核糖
核苷酸（RNA的基本单位）两类核苷酸的比较（P15）核糖核苷酸（RNA的基本单位）脱氧核糖核苷酸（DNA的基本单位）戊糖核糖脱氧
核糖磷酸磷酸磷酸碱基A、G，C、UA、G，C、T种类AMPGMPCMPUMPdAMPdGMPdCMPdTM
P核苷酸的产生过程隐藏991常见嘌呤和嘧啶的结构式核酸由单核苷酸聚合而成多个核苷酸之间借3’,5’磷酸二酯键重复相连所形成的多聚核
苷酸链即为核酸多核苷酸链具有方向性3’，5’磷酸二酯键5′5′3′DNA的聚合反应3′5′脱氧三磷酸核苷（dNTP）3′5''Ba
se1Base2Base33''多核苷酸链中核苷酸的排列顺序可用碱基的排列顺序来代表。(一)DNADNA一级结构：DNA分子中脱氧
核苷酸或碱基的排列顺序DNA二级结构：DNA双螺旋结构DNA三级结构：超螺旋DNA双螺旋结构1.DNA双螺旋结构模型DNA分子
由两条反向平行的多核苷酸链组成脱氧核糖和磷酸位于螺旋的外侧，碱基位于双螺旋内侧双链间的碱基通过氢键互补结合：A=TC≡G
双链围绕同一中心轴呈右手螺旋一个螺旋:10bp，3.4nm相邻碱基对之间距离为0.34nm3.4nm10bp2nm问题：现有150
个dNTP组成一段DNA，其中dATP是35个。问：这一段DNA有多长？可构成多少个螺旋？DNA的两条多核苷酸链之间由多少个氢键来
维系？DNA双螺旋表面的大小沟大沟(宽约2.2nm)小沟(宽约1.2nm)DNA合成（复制）RNA合成（转录）蛋白质合成（翻译）2
.DNA的功能遗传信息的储存复制传递（转录）DNARNA(二)RNA由核苷酸通过3’,5’磷酸二酯键连接而成RNARNA大多
以单链形式存在，局部可形成双链结构DNA与RNA组成、结构及功能的比较核酸基本单位碱基戊糖磷酸结构功能DNA脱氧核苷酸dAMPd
GMPdCMPdTMPAGCT脱氧核糖磷酸双链遗传信息的储存、复制和转录RNA核苷酸AMPGMPCMPUMPAGCU核糖磷酸单链，
局部双链参与遗传信息表达的各个过程RNA种类信使RNA（messageRNA，mRNA)核糖体RNA（ribosomeRNA，
rRNA）转运核糖核酸（transferRNA,tRNA）小核RNA（smallnuclearRNA,snRNA）小核
仁RNA（smallnucleolarRNA，snoRNA）miRNA（microRNA，miRNA）核酶（ribozyme）
三种主要RNA的结构特征与功能mRNAtRNArRNA结构单链，多为线形单链，局部双链二级结构：三叶草形三级结构：倒L形单链，局
部双链功能蛋白质合成模板转运氨基酸，参与蛋白质合成核糖体的组成成分原核生物核糖体隐藏羧基侧链决定氨基酸的性质四、蛋白质（一）蛋白质
的分子组成基本组成单位：氨基酸氨基酸之间借肽键相连肽键的形成N端C端二肽三肽氨基酸借肽键相连形成的化合物统称肽五肽肽链有方向性
：N端、C端肽链的生物合成方向为N端→C端，即新加入的氨基酸只能添加在C端。β折叠片一级结构α螺旋三级结构二级结构四级结构（二）蛋
白质的分子结构⑵二级结构⑶三级结构在二级结构基础上，通过侧链基团间的相互作用形成的。相互作用的方式有氢键、离子键和疏水键等⑷
四级结构独立的三级结构的多肽链亚单位之间通过氢键等非共价键的相互作用，形成更为复杂的空间结构，称为四级结构。α螺旋β折叠片二级
一级三级四级蛋白质的一级结构和高级结构血红蛋白电镜下正常红细胞电镜下镰刀状红细胞(三)蛋白质结构与功能的关系蛋白质的功能取决于其空
间结构(构象)一级结构是蛋白质空间结构的基础(四)蛋白质的分类按形状：球状蛋白质、纤维状蛋白质按在电解质中带电荷的不同：酸性蛋白
、碱性蛋白按组成：单纯蛋白：仅多肽链结合蛋白：多肽链+非蛋白成分(辅基)如，糖蛋白、脂蛋白、核蛋白按功能：结构蛋白、运输蛋白
、酶蛋白等(五)蛋白质的功能结构蛋白运输蛋白运动蛋白：细胞器及细胞运动——微管、微丝肌肉收缩——肌动蛋白、肌球蛋白免疫蛋白调节
蛋白催化蛋白其他蛋白五、多糖寡糖和多糖是由单糖聚合而成的线形或分支状大分子糖类。短链——寡糖；长链——多糖由简单重复的单元组成
的多糖：淀粉、糖原等大部分多糖或寡糖是由非重复的单糖分子组成，并通常与蛋白或脂类连接，形成复合糖，如糖蛋白、蛋白聚糖、糖脂、脂多糖
等。功能：主要存在于细胞表面和细胞间质中，复合糖中糖链的复杂性提供了大量信息，在构成细胞抗原、细胞识别、细胞黏附及信息传递中起重要
作用。第三节细胞的形态、大小和数量上皮细胞平滑肌细胞神经细胞红细胞、淋巴细胞脂肪细胞一、细胞形态：多种多样，与功能相适应人卵细胞
支原体0.1?m二、细胞大小不同类型细胞大小差异很大高等动植物细胞，直径10~100?m，多数20~30?m细胞大小人类卵细
胞100?m人类肝细胞18～20?m人类小淋巴细胞4～5?m鸵鸟卵12cm支原体0.1?m鸵鸟卵(12～15cm)细胞体
积的守恒定律：不同类型细胞的大小变化很大相同类型细胞的体积相近，与动物种类无关器官大小与细胞的数量成正比，与细胞大小无关。三、细胞
数量单细胞生物：一个细胞就是一个完整的个体多细胞生物：体积越大，细胞数量越多刚出生的婴儿：2×1012成人：6×1014(C.
R.Woese：三域分类学说)（真细菌）（古细菌）第四节原核细胞与真核细胞（20世纪60年代）细菌域古菌域真核域原始细胞生物三
域分类学说的系统树目前关于细胞分类的普遍观点，仍然是将古核细胞归属于原核细胞70s二、原核细胞（prokaryoticcell）
主要特点：①结构简单:DNA为裸露的环状分子，无膜包裹，形成拟核胞质中无膜性细胞器，含有核糖体（70S型）②体积小：直径约为
1到数个微米VirusBacteriumAnimalcellAnimalcellnucleus0.25?mFigure1
8.2Comparingthesizeofavirus,abacterium,andananimalc
ell原核细胞的主要代表：支原体、衣原体、细菌、蓝藻（蓝细菌）等肺炎支原体细菌
蓝绿藻(一)支原体最小、最简单的细胞（0.1~0.3μm）惟一一种无细胞壁的原核细胞DNA：环形双链，分散存在于胞质内与医
学关系密切，是肺炎、脑炎和尿道炎等的病原体肺炎支原体（二）细菌——原核细胞的典型代表主要结构：细胞壁：主要成分为肽聚糖细胞膜：由
脂质和蛋白质组成，有时可内陷形成中间体细胞质?DNA：双链环状，很少有重复序列，无内含子?质粒：一些小的能够自我复制的环
状DNA分子?核糖体：70S型，多数游离，少数附着于膜上70s细菌的模式图细菌的核糖体质粒(plasmid)1000~3000
0bp2~200genes与DNA复制及细胞分裂有关细菌细胞模式图白喉杆菌的间体大肠杆菌低电子密度区为拟核原核细胞的增殖：以二分
裂的方式增殖原核细胞的转录与翻译转录与翻译同时同地进行三、真核细胞（eukaryoticcell）进化程度高，结构复杂区别于原核
细胞的最主要特征：出现有核膜包围的细胞核（二）真核细胞的基本结构1.光镜下结构细胞膜、细胞质、细胞核2.电镜下结构膜性结构：
细胞膜、核膜、内质网、高尔基复合体、线粒体、溶酶体、过氧化物酶体等非膜性结构：中心粒、核糖体、核仁、染色质、微管、微丝、中间
纤维等动物细胞结构模式图DNA1SynthesisofmRNAinthenucleusmRNANUCLEUSCYTOP
LASMmRNA2MovementofmRNAintocytoplasmvianuclearporeRibosom
e3SynthesisofproteinAminoacidsPolypeptide真核细胞的转录与翻译原核细胞与真核细胞的比较
过氧化物酶体中心粒线粒体粗面内质网滑面内质网细胞核溶酶体核仁细胞骨架细胞膜高尔基复合体核糖体隐藏动物细胞结构模式图原核与真核细胞的
比较特征原核细胞真核细胞大小1~10?m10~100?m细胞壁主要为肽聚糖，不含纤维素不含肽聚糖，主要为纤维素膜性细胞器简单
，仅有间体复杂，包括内质网、高尔基体、溶酶体、过氧化物酶体、线粒体或叶绿体细胞骨架无有核糖体70S(50S+30S)80S(60S
+40S)细胞核拟核，无核膜、核仁完整核，有核膜、核仁核DNA单一，环状，不与组蛋白结合2个以上，线性，与组蛋白结合构成染色质核基
因结构重复序列少或无,无内含子有大量重复序列，有内含子核基因表达胞质内转录与翻译同时进行核内转录,胞质内翻译基因表达调控简单，操纵
子方式复杂，多层次核外DNA质粒DNA线粒体DNA、叶绿体DNA细胞分裂二分裂有丝、减数分裂，少数无丝分裂脂肪酸是膜的合成原料核酸
的基本组成单位——核苷酸构成核酸的核苷酸分两大类都是由戊糖、含氮碱基和磷酸各1分子脱水缩合而成不同点：为了与碱基标号相区别，通常将
戊糖的C原子编号都加上“′”，如C1′表示糖的第一位碳原子。核苷酸中的碱基均为含氮杂环化合物虽然组成DNA和RNA的核苷酸均为
核苷一磷酸，但DNA和RNA是以核苷三磷酸为原料合成的。双螺旋的平均直径为2nm（实测为2.37nm），相邻碱基对的距离为0.34nm（实测为0.33nm），相邻核苷酸的夹角为36°（实测为34.6°）。沿螺旋的长轴每一转含有10个（实测测量为10.4）碱基对，其螺距为3.4nm。糖-磷酸骨架单糖通过糖苷键聚合而成的线形或分支状大分子少部分多糖由简单重复的单元组成，如淀粉、糖原大部分多糖和寡糖是由非重复的单糖分子组成，这类复杂的寡糖或多糖通常与脂类或蛋白连接，形成复合糖，如糖蛋白、蛋白聚糖、糖脂、脂多糖等功能：主要存在于细胞表面和细胞间质中，复合糖中糖链的复杂性提供了大量信息，在构成细胞抗原、细胞识别、细胞黏附及信息传递中起重要作用。卵黄为卵细胞，直径约5cm形态：高度多形性多数球状，也有杆状、丝状、分枝状等 |
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